曲靖房屋加层改造检测第三方机构
1.1工程概述
某3层办公楼位于哈尔滨市香坊区，建于70年代，长41.8米，宽19米，建筑面积2380，整个楼体采用纵墙承重，外墙490mm，内墙240mm，基础为毛石条形基础，墙体材料为粘土实心红砖，混合砂浆砌筑，屋面为预制钢筋混凝土楼板平屋面，现建设单位要求增加一层并改为坡屋顶，使用功能不变。
1.2地基和基础的承载力测算
地基承载力的确定是加层设计中至关重要的问题，其大小决定增加层数和上部结构方案的选择，计算既有建筑现在的地基承载力，使加层后基础底面处的平均压力设计值应不大于地基承载力设计值。我国《砖混结构房屋加层技术规范》按建筑物下实际地基反力与原地基承载力的比值确定原有房屋地基承载力，规范规定：当房屋经长期使用，未出现裂缝和异常变形，地基沉降均匀，上部结构刚度较好，原基底地基承载力在80Kpa以上，且使用6年以上的粉土、粉质粘土地基；使用4年以上的砂土地基；使用8年以上的粘土地基；结合当地实践经验，其原地基承载力可适当提高。一般认为既有建筑的地基承载力在自身荷载作用下，地基固结，产生压密效应而得到提高，经现场检查，地基使用情况较好，人工挖孔取样检测基础强度时发现，该楼地基土质为粘性土，密实性较好，计算地基变形，加层后的地基变形计算值，不得大于《建筑地基基础设计规范》规定的允许值，经验算原有地基承载力能满足加层改造要求。
1.3构造措施
①为提高整体性，加层要求设置钢筋混凝土圈梁，使加层部分新增荷载均匀传到基础上，防止增层后产生不均匀沉降，圈梁应作内外墙设置。
②铲除屋面防水层，减轻增层部分自重，承重墙可采用承重多孔空心砖，非承重可采用陶粒砌块、加气混凝土等轻质材料，屋面结构采用轻钢屋架承重体系和混凝土坡屋顶的刚性防水体系。
③加层部分结构上保持一致，上下对应，在原结构上直接加层时，原地基基础和承重结构保持统一，窗口位置设置和原建筑应相同，烟囱及上下水管、煤气、暖气、电器设备的布局要考虑原有系统的布局和走向，尽量做到统一。
④在对地基基础及墙体强度进行复核验算并满足抗震设防要求后，可采用轻质高强材料来砌筑加层墙体，当个别墙段基础强度不足时，可行局部加固处理。
⑤该建筑经长期使用，墙体强度下降较大，加层验算时，上部结构的砌体强度降低10%～20%，通过试验确定准确的砌体结构承载力，墙体强度不足，为提高墙体的承载力和稳定性，从加层建筑的安全储备考虑，采用在原墙两面加钢丝网水泥砂浆的办法加强。
结构的加层基本可以归结为二大类方式:直接加层法和外套结构加层法。直接加层法适用于在原承重结构和基础的承载力有一定富裕和潜力的前提下,且开间较小、而加层改建也无大开间要求的情况下,这时,直接加层方案的经济性较好、工期较短,应予以优先考虑。直接加层往往因原结构的承重结构或地基基础难以承受过大的加层荷载,而大规模地加固原结构,不仅费时费力很不经济;还有其他一些原因使直接加层法受到很大限制,臂如,新增结构的建筑布局受制于原结构,或用户搬迁困难、加层施工时不能停止使用等。外套结构加层法是直接加层法不可行情况下一的选择。外套结构加层方案可分为分离式和整体式两类。分离式加层具有传力路径明确,计算简图明晰,对原结构影响较小,增加的结构平面布置灵活,应用较广。分离式大的缺陷是易形成“头重脚轻”、“上刚下柔”的“高鸡腿”结构,柔性底层容易形成抗震薄弱环节。整体式避免了分离式出现的“高腿柱”现象,减小了底层柱的计算长度,提高了抗侧刚度。但加层后,新旧结构之间作用不明确,竖向和水平传力路径复杂,难以形成清晰明确的计算简图。由于缺乏试验数据和震害资料的实证,无法验证新旧结构的实际受力情况是否和计算模型相符。对强度的过度依赖和要求既不合理也不经济,出现了从“抵抗”地震作用转到“避开”的思想。相对于上述传统方法解决建筑物加层中的抗震问题,将现代结构控制技术应用于旧建筑的加层改造,是一个新的发展方向,走抗震与减震相结合的道路,是发展的必然趋势。目前有两类方法:隔震减震和消能减震。
1 减震加层技术
“加层减震”技术是周福霖针对旧建筑抗震加固而提出的类似 ( Tuned MassDamper,调谐质量阻尼系统)原理的被动控制方法,与系统不同的是,弹簧阻尼器变成了隔震支座、附加的质量块变成加层结构本身,实际上是一种层间隔震,但又具有的特征和作用。施卫星和沈俊华等也提出类似的想法,利用结构本身的屋顶或隔热层作为的质量块、用叠层橡胶支座代替中的弹簧阻尼器,组成类似的减震系统。
2 轻钢加层耗能减震技术
轻钢加层就是利用轻型钢结构在原有房屋的顶层或室内增加楼层。轻钢结构具有质轻高强、抗震性能好、布局灵活、施工迅捷简便、周期短、干作业、外形美观、可回收、造价较低等优点,用于旧房加层改造,可获得比砌体或混凝土结构更多的使用空间,并且可以实现大空间。轻钢加层易形成上柔下刚、上轻下重的质量和刚度分布不均匀体系,在地震作用下,存在显着的“鞭梢效应”。魏文晖、阎兴华等提出在轻钢加层中设置耗能减震支撑的技术方法,通过耗能材料的非线性变形来增大结构的阻尼、消耗地震能量、减小原结构的地震反应。他们的研究表明,采用耗能减震措施,能够有效降低整体结构的地震反应,但减震效果与减震系统主要参数的设定有很大关系。
3 外套框架加层结构减震控制技术
外套结构加层实际上可看成是由两种不同材料、不同结构形式构成(或同一种材料和结构形式,或同一种材料两种结构形式)的两个“子结构”,通过它们之间的连接构造连接在一起的整体。可以借鉴多体系水平组合控制的概念,通过在新旧结构的适当位置增设附加的减震耗能装置连接,来实现新旧结构的协同减震被动控制。它能有效地增强外套结构底层柱的稳定性及抗侧能力,能有效地降低主结构在地震作用下的动力响应。